Care este semnificația -3dB?

Tensiune vs putere atunci când se utilizează dB

Punctul -3dB este, de asemenea, cunoscut sub numele de ” jumătate de putere „. În tensiune, este posibil să nu aibă sens de ce ne folosim ( \ $ \ sqrt {2} / 2 \ $ ), dar să vedem un exemplu despre ceea ce înseamnă în sensul puterii.

În primul rând, \ $ P = V ^ {2} / R \ $ , dar permite presupunem că R este o constantă 1 \ $ \ Omega \ $ . Datorită constantei 1ohm, o putem elimina din ecuație împreună.

Să spunem că aveți un semnal la 6 V, puterea acestuia ar fi apoi \ $ (6 \ text {V}) ^ 2 = 36 \ text {W} \ $ .

Acum iau punctul -3dB, \ $ 6 \ text {V} \ cdot \ left (\ frac {\ sqrt {2}} {2} \ right) = 4.2426 \ text {V} \ $ .

Acum permiteți obținerea puterea la punctul -3dB, \ $ 4.2426 \ text {V} ^ 2 = 18 \ text {W} \ $ .

Deci inițial aveam 36 W, acum avem 18 W (care desigur este jumătate din 36 W).

Aplicarea -3dB în filtre

Punctul -3dB este foarte frecvent utilizat cu filtre de toate tipurile (low pass, band pass, high pass …). Se spune doar că filtrul întrerupe jumătate din putere la acea frecvență. Rata la care scade depinde de ordinea sistemului pe care îl utilizați. Ordinea superioară se poate apropia din ce în ce mai mult de un filtru ” zid de cărămidă „. Filtrul de perete de cărămidă este unul care chiar înainte de frecvența de tăiere sunteți la 0 dB (nu există nicio modificare a semnalului dvs.) și chiar după ce sunteți la -∞ dB (nu trece niciun semnal).

un oscop?

Ei bine, multe motive. Toate dispozitivele (analogice sau digitale) trebuie să facă ceva cu semnalul. Puteți merge la fel de simplu ca un adept de tensiune până la ceva mai complex, cum ar fi afișarea semnalului pe un ecran sau transformarea semnalului în audio. Toate dispozitivele necesare pentru a vă converti semnalul în ceva care este utilizabil au atribute care depind de frecvență. Un exemplu simplu în acest sens este un opamp și GBWP-ul său.

Deci, pe un scop O vor adăuga un filtru low-pass, astfel încât niciunul dintre dispozitivele interne să nu aibă de a face cu frecvențe peste ceea ce poate mâner. Când un oscop spune că punctul său -3dB este de 100 MHz, ei spun că au plasat un filtru de trecere jos pe intrarea sa, are o frecvență de întrerupere (-3dB) de 100 MHz.

Comentarii

• Am fost la jumătatea scrierii mai mult sau mai puțin la fel. Vei fi la el 🙁
• Oscopul va avea multe lucruri interne, care vor depinde într-o oarecare măsură de frecvență. Când evaluează domeniul de aplicare, spun doar că vei putea obține citiri exacte în 3db până la frecvența respectivă.
• @Kortuk: problema nu este ‘ doar aliasing. Un semnal de curent alternativ cu o amplitudine dată se va modifica cu o rată proporțional cu frecvența și multe circuite au părți care nu se vor comporta corect la semnalele care se schimbă prea repede. Dacă un dispozitiv are un filtru pentru a atenua frecvențe mai mari la o rată de 6 dB / octavă (dublarea frecvenței înjumătățește amplitudinea), atunci una poate garanta că, în cazul în care amplitudinea de intrare rămâne sub un anumit nivel, rata de modificare a ieșirii va rămâne sub limitele dispozitivului ‘. Dacă nu ‘ nu include un astfel de filtru, nivelul maxim de intrare fără distorsiuni …
• Strict vorbind, jumătate de putere nu este -3dB, ci \ $ 20 \ jurnal cdot \ lef t (\ dfrac {\ sqrt {2}} {2} \ right) \ approx -3.0103 \ text {dB} \ $ dar ‘ este suficient de aproape pentru majoritatea scopurilor.
• Chiming în 10 ani mai târziu, dar nimeni nu a subliniat că din punct de vedere fizic, punctul 3dB există deoarece punctul în care contribuția reactivă la impedanță se potrivește cu contribuția rezistivă din divizorul de tensiune (de ex. un filtru). Fazorul de impedanță pe planul complex are o magnitudine a rădăcinii (2) atunci când cele două sunt egale (și urmează că jumătate din aceasta este Vout / Vin). Xc = 1 / (2pi f c) și Zt = sqrt (R ^ 2 + Xc ^ 2) și .707 … cade chiar din asta.

Graficul de modul de pe diagrama bode a unui filtru trece sus sau trece jos de ordinul întâi poate fi aproximat cu două linii. Punctul pe care îl întâlnesc cele două linii, în comparație cu linia reală, ne dă numărul de -3db. Acest punct se numește frecvența de întrerupere.

Deci, multe sisteme sunt proiectate să funcționeze în condiții normale până când a îndeplinit frecvența de întrerupere atunci când pierde la maxim 3db. Dacă operați cu un semnal peste această frecvență, semnalul poate fi mai atenuat.

Mai multe informații în Wikipedia despre filtre de trecere continuă .

-3dB, provin din 20 Log (0.707) sau 10 Log (0.5). pentru a determina lățimea de bandă a semnalului, atunci când scade tensiunea de la maxim la 0,707Max sau scade puterea de la maxim la jumătate de putere.

Comentarii

• Acest lucru ‘ nu adaugă nimic la ceea ce au spus deja celelalte răspunsuri.
• Răspuns scurt, dar ajută. Am fost aruncat cu mulți termeni tehnici pe răspunsul acceptat și de ce mai multe 6V la sqr (2) / 2 până când am citit acest răspuns pentru a raporta ” jumătate de putere ” la 0.5 în schimb, apoi lucrurile au început să aibă sens.

Kellenjb” Răspunsul este excelent, am vrut doar să adaug o pagină web care mi-a oferit un moment „Ohhh” când citeam despre acest lucru de -3db. Poate ajută la vizualizare.

Am citit un tutorial despre filtrele Band Pass, care include o imagine excelentă a unui grafic Bode. Puteți vedea imaginea cheie de mai jos. Acesta ilustrează frumos modul în care variază atenuarea semnalului în funcție de frecvențe. Vedem acolo nu există schimbare de fază la frecvența centrală, deci avem o transmisie completă a semnalului. Cu toate acestea, pe măsură ce ieșim din banda de trecere, ajungem la un punct în care filtrul de trecere a benzii deplasează semnalul pentru a întârzia sau conduce frecvența centrală cu 45 de grade, și vedem punctul nostru de -3dB.

În acest moment Punctul s, putem observa că păcatul (45 °) = \ $ 1 / \ sqrt (2) \ $

Pentru mine vizualul de mai jos ajută cu adevărat să aducă un sens în această alegere aparent arbitrară a \ $ 1 / \ sqrt (2) \ $.

Comentarii

• Ați putea să explicați ce motivează utilizarea funcției sinusoidale în stabilirea defazării de 45 de grade? Expresia se menține, evident, dar ce sugerează utilizarea sinusului în primul rând pentru diagrama fazei Bode?

Internul osciloscopului are o limitare a amplificatorului. Ei l-au numit interval dinamic. Dacă utilizați scopul dvs. depășiți limita, citirea dvs. nu va mai fi exactă. Amplificatorul liniar va începe să devină neliniar.

Dacă te uiți la orice design de bloc al osciloscopului, vei observa amplificatorul de intrare sau preamplificatorul. Nu veți vedea blocul de filtrare în fața acestuia. Semnalul de intrare este prea mic pentru a putea fi procesat de un filtru. După ce ați amplificat semnalul, puteți folosi un filtru. Deci, limitarea este că preamplificatorul nu un filtru. Când obiectivul o vă oferă o specificație de 100 Mhz, 3dB. Puteți fi sigur că se referă la preamplificator.

Comentarii

• Există vreo valoare specială pe care răspunsul dvs. o adaugă la întrebare, care nu este deja acoperit pe larg de răspunsurile existente?
• Gama dinamică nu are nimic de-a face cu întrebarea, care se referă la lățimea de bandă. Diliniaritate liniară, în mare parte. Dict preamplificatoare.
• Preamplificatorul este doar o componentă a unui osciloscop. Punctul de atenuare 3db nu se referă doar la limitarea preamplificatorului ‘, ci sistemul de intrare în ansamblu – care nu este conceput să depășească 100MHz.